KR101999910B1

KR101999910B1 - 고강도 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101999910B1
Application number: KR1020177027323A
Authority: KR
Inventors: 겐지 가와무라; 노리아키 고사카; 야스히로 니시무라
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2019-07-12
Also published as: KR20170120170A; CN107406932A; US11001906B2; EP3276021A1; MX2017012309A; CN107406932B; EP3276021B1; WO2016157257A1; US20180080100A1; EP3276021A4

Abstract

타발 가공성이 우수한 TS 가 780 ㎫ 이상인 고강도 강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 특정한 성분 조성과, 페라이트상, 마텐자이트상 및 베이나이트상으로 이루어지고, 마텐자이트상의 면적률이 20 ％ 이상 50 ％ 이하이고, 마텐자이트상 중 평균 결정 입경이 1.0 ㎛ 미만인 결정립의 비율이 면적률로 5 ∼ 30 ％ 이고, 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 70 ∼ 95 ％ 이고, 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 5 ％ 미만인 강 조직을 구비하고, 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 고강도 강판으로 한다.

Description

고강도 강판 및 그 제조 방법{HIGH-STRENGTH STEEL SHEET AND PRODUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은, 자동차 차체의 골격 부재 용도에의 적용에 바람직한 타발 가공성 (punchability) 이 우수한 인장 강도 (TS) 가 780 ㎫ 이상인 고강도 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자동차 차체의 경량화를 위해, 자동차 부품의 소재로서 고강도 강판이 적극적으로 사용되고 있다. 자동차의 구조 부재나 보강 부재에 적용되는 강판으로서, 인장 강도 (TS) 780 ㎫ 이상의 강판이 주류로 되어 있다. 강판의 고강도화에는 조직 강화의 활용이 유효하고, 연질인 페라이트와 경질인 마텐자이트로 이루어지는 복합 조직으로 하는 방법이 있다. 이 복합 조직을 갖는 강판은, 일반적으로 연성이 양호하여 우수한 강도-연성 밸런스 (양립성) 를 가지고 있으며, 프레스 성형성이 비교적 양호하다. 그러나, 이 복합 조직을 갖는 강판은, 통상적인 연속 어닐링 라인에서의 제조시에 발생하는 어닐링 온도 등의 조건 변화에 대해, 인장 강도 (TS) 등의 재질 변동이 크고, 그 때문에 코일 길이 방향에서 재질이 변동되기 쉽다.

또, 자동차 부품의 소재에 사용되는 고강도 강판은, 타발 가공에 의해 성형되기 때문에, 타발 가공성이 요구된다. 요구되는 타발 가공성에는, 타발 펀치 및 다이스의 마모가 적은 것, 요컨대 연속 타발성이 우수한 것 외에, 연속 타발시에 타발 단면 (端面) 및 그 근방부의 프레스 성형성의 변동이 작은 것이 있다.

실제의 부품의 제조 공정에 있어서의 타발에서는, 금형의 장착 정밀도 등의 문제로부터 클리어런스 (펀치와 다이스 사이의 클리어런스) 를 일정하게 관리하는 것은 어렵고, 상기 클리어런스는 5 ∼ 20 ％ 의 범위에서 변동되고 있다. 그 때문에, 코일 내 및 코일 사이에서의 재질 변동이 큰 경우, 타발 가공에서의 타발 단면 및 그 근방부의 프레스 성형성이 크게 변동되게 된다. 그 때문에, 자동차의 연속 프레스 라인에 있어서, 안정적으로 프레스 성형을 실시하는 것이 곤란해진다. 안정적으로 프레스 성형을 실시하는 것이 곤란해지는 경우, 작업성이 크게 저하되는 것이 염려된다.

이에 대해, 특허문헌 1 에 기재된 고가공성 고강도 냉연 강판에서는, Si 와 Al 을 일정량 첨가함으로써, 어닐링 조건 변동에 의한 조직 변화를 작게 하여, 연신 및 신장 플랜지성 등의 기계 특성의 편차를 작게 한다.

또, 특허문헌 2 에는, 강판 중의 Ti 계 질화물의 함유량을 저감시킴으로써 타발 가공성의 열화를 억제한 열연 강판이 개시되어 있다.

일본 특허 제4640130호 일본 공개특허공보 2003-342683호

특허문헌 1 에 기재된 기술에서는, 아무리 강판측의 재질 변동을 저감시켰다고 해도, 연속 프레스 라인에 있어서의 타발에서는, 타발 횟수의 증가와 함께 타발 펀치와 다이스가 손상되고, 또, 펀치와 다이스 사이의 클리어런스도 변동되는 것은 피할 수 없다. 그 때문에, 타발 단면 및 그 근방부의 성형성을 일정하게 유지하는 것은 어렵고, 때로는 프레스 성형 균열이 발생하는 것이 문제가 되고 있다. 특히, 780 ㎫ 이상의 고강도 강판에 있어서는, 590 ㎫ 이하의 강판에 비해 균열에 대한 감수성이 높기 때문에, 780 ㎫ 이상의 고강도 강판의 경우, 타발 단면 및 그 근방부의 성형성이 변동되는 것은, 프레스 성형 균열로 직결된다. TS 가 780 ㎫ 이상인 고강도 강판에서는, 고강도화를 위해서 강 조직에 경질인 마텐자이트가 포함되어 있다. 이 때문에, 상기 고강도 강판을 타발할 때에 마텐자이트와 페라이트의 계면에 보이드가 발생하여, 그 후의 프레스 성형성이 저하된다. 타발시의 클리어런스가 일정하면, 타발 단면 및 그 근방의 성형성은 안정되어 있지만, 클리어런스가 변동되면 타발 단면의 강판의 손상도 변동되어, 안정적으로 연속 프레스하는 것이 어렵다는 과제가 있다.

특허문헌 2 의 열연 강판에서는, 페라이트를 주체로 하는 페라이트·베이나이트로 이루어지는 조직을 추장 (推奬) 하고 있다. 따라서, 특허문헌 2 의 기술에서는, 강 조직이 페라이트와 마텐자이트를 주조직으로 한 2 상 조직강의 경우에 생기는 마텐자이트-페라이트 계면의 상기 문제에 대처하고 있지는 않았다. 또한 특허문헌 2 에 기재된 평가는, 일정한 클리어런스에서의 타발에 의한 평가만으로서, 클리어런스가 변동되었을 경우의 타발 단면의 성형성을 안정화시키는 것은 아니다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 타발 가공성이 우수한 TS 가 780 ㎫ 이상인 고강도 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해, 연속 타발했을 때의 타발 단면 및 그 근방의 성형성 변동의 각종 요인에 대해 예의 검토하였다. 그 결과, 강 조직을 페라이트상과 마텐자이트상 및 베이나이트상의 3 상 조직으로 하고, 마텐자이트상에 있어서의 결정립의 평균 결정 입경을 미세하게 제어함으로써, TS 가 780 ㎫ 이상이고, 타발 가공성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판이 얻어지는 것을 지견하였다. 본 발명의 요지는 이하와 같다.

[1] 질량％ 로, C : 0.07 ％ 이상 0.15 ％ 이하, Si : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Mn : 2.0 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.001 ％ 이상 0.050 ％ 이하, S : 0.0005 ％ 이상 0.010 ％ 이하, sol.Al : 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하, N : 0.0001 ％ 이상 0.0060 ％ 이하, Ti : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하, Nb : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 페라이트상, 마텐자이트상 및 베이나이트상을 함유하고, 마텐자이트상의 면적률이 20 ％ 이상 50 ％ 이하이고, 마텐자이트상 중 평균 결정 입경이 1.0 ㎛ 미만인 결정립의 비율이 면적률로 5 ∼ 30 ％ 이고, 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 70 ∼ 95 ％ 이고, 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 5 ％ 미만인 강 조직을 구비하고, 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 타발 가공성이 우수한 고강도 강판.

[2] 마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립 중, 장경이 1.0 ∼ 3.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 20 ％ 미만이고, 장경이 3.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 80 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 [1] 에 기재된 고강도 강판.

[3] 상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Mo : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, Cr : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, V : 0.02 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Zr : 0.02 ％ 이상 0.20 ％ 이하, B : 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하, Cu : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, Ni : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2] 에 기재된 고강도 강판.

[4] 상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Sb : 0.0030 ％ 이상 0.0100 ％ 이하, REM : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 고강도 강판.

[5] [1], [3] 또는 [4] 에 기재된 성분 조성으로 이루어지는 강 슬래브를 열간 압연하고, 냉간 압연하고, 1 차 어닐링, 2 차 어닐링하여, [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 고강도 강판을 제조하는 방법으로서, 상기 1 차 어닐링에 있어서, 1 차 어닐링 온도가 Ac₃ 점 이상 Ac₃ 점 + 60 ℃ 이하이고, 상기 1 차 어닐링 온도에서 유지하는 시간인 1 차 어닐링 시간이 10 초 이상 200 초 이하이고, 상기 2 차 어닐링에 있어서, 어닐링 온도가 Ac₃ 점 이하를 만족시킴과 함께, (1 차 어닐링 온도 - 80 ℃) ∼ (1 차 어닐링 온도 - 30 ℃) 를 만족시키고, 상기 2 차 어닐링 온도에서 유지하는 시간인 2 차 어닐링 시간이 10 초 이상 100 초 이하이고, 상기 2 차 어닐링에 있어서의 냉각은, 냉각 정지 온도가 400 ∼ 550 ℃ 이고, 강판이 400 ∼ 550 ℃ 에 있는 체류 시간이 20 초 이상 100 초 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 강판의 제조 방법.

[6] 상기 2 차 어닐링 후에 냉각시키고, 그 냉각 후에 아연 도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 [5] 에 기재된 고강도 강판의 제조 방법.

[7] 상기 아연 도금을 실시한 후, 합금화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 [6] 에 기재된 고강도 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 고강도이고, 타발 가공성이 우수한 고강도 강판이 얻어진다. 본 발명의 고강도 강판을 자동차 차체의 골격 부재에 적용한 경우에는, 충돌 안전성의 향상이나 경량화에 크게 공헌할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 「타발 가공성이 우수한」 이란, 실시예에 기재된 방법으로 도출하는 Δλ 가 10 이하, 또한 λ／aveλ_5-20 이 0.90 이상 1.20 이하인 것을 의미한다. 바람직하게는, Δλ 가 8 이하이고, λ／aveλ_5-20 이 1.00 이상 1.15 이하이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.

<고강도 강판>

먼저, 본 발명의 고강도 강판의 성분 조성에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 성분의 함유량을 나타내는 「％」 는 「질량％」 를 의미한다.

본 발명의 고강도 강판은, 질량％ 로, C : 0.07 ％ 이상 0.15 ％ 이하, Si : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Mn : 2.0 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.001 ％ 이상 0.050 ％ 이하, S : 0.0005 ％ 이상 0.010 ％ 이하, sol.Al : 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하, N : 0.0001 ％ 이상 0.0060 ％ 이하, Ti : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하, Nb : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는다.

C : 0.07 ％ 이상 0.15 ％ 이하

C 는 강판의 고강도화에 유효한 원소이고, 마텐자이트를 형성함으로써 고강도화에 기여한다. 또, C 는 Nb 나 Ti 와 같은 탄화물 형성 원소와 미세한 탄화물, 혹은 탄질화물을 형성함으로써 고강도화에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, C 함유량은 0.07 ％ 이상으로 하는 것이 필요하다. 한편, C 함유량이 0.15 ％ 초과에서는 스폿 용접성이 현저하게 열화된다. 또 C 함유량이 0.15 ％ 초과에서는 마텐자이트상의 증가에 의해 강판이 경질화되어, 프레스 성형성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, C 함유량은 0.07 ％ 이상 0.15 ％ 이하로 한다. 780 ㎫ 이상의 TS 를 안정적으로 확보하는 관점에서는, C 함유량을 0.08 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 타발 후의 타발 단면 및 그 근방의 성형성을 안정적으로 확보하는 관점에서는, 0.12 ％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

Si : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하

Si 의 첨가는, 적스케일 등의 발생에 의해 표면 성상의 열화나, 도금 부착·밀착성의 열화를 일으킨다. 따라서, Si 함유량은 0.50 ％ 이하로 한다. 용융 아연 도금 강판에 있어서는, 0.20 ％ 이하가 바람직하다. 한편, Si 는 연성을 개선함과 함께 강도 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Si 함유량을 0.01 ％ 이상으로 하는 것이 필요하다. 이상으로부터, Si 함유량은 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하로 한다.

Mn : 2.0 ％ 이상 3.0 ％ 이하

Mn 은, 강판의 강도를 향상시키는 데에 있어서 유효한 원소이고, 복합 조직을 얻기 위해서 유효하게 작용하는 원소이다. 또, Mn 은 Ac₃ 변태점을 저하시키는 원소이고, 본 발명에 있어서, 오스테나이트 단상역에서의 어닐링을 안정적으로 실시하기 위해서는, Mn 함유량은 2.0 ％ 이상 필요하다. 또한 가열 어닐링시에 존재하는 오스테나이트로부터 냉각 과정에 있어서 안정적으로 저온 변태상을 얻어 강도를 확보하는 데에 있어서도, Mn 함유량은 2.0 ％ 이상이 바람직하다. 한편, Mn 함유량이 3.0 ％ 를 초과하면, 이른바 Mn 밴드라고 불리는 판두께 1/2 부분에의 Mn 편석이 현저해진다. 이 편석 부분의 퀀칭성이 높아짐으로써, 마텐자이트가 압연 방향으로 열상 (列狀) 으로 많이 생성되어 버려, 프레스 성형성이 대폭 저하된다. 따라서, Mn 함유량은 2.0 ％ 이상 3.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, 2.2 ％ 이상 2.8 ％ 이하이다.

P : 0.001 ％ 이상 0.050 ％ 이하

P 는, 강 중에 고용되어 강판의 고강도화에 기여하는 원소이다. 한편, P 는, 입계에의 편석에 의해 입계의 결합력을 저하시켜 가공성을 열화시키고, 또 강판 표면에의 농화에 의해 화성 처리성, 내식성 등을 저하시키는 원소이기도 하다. P 함유량이 0.050 ％ 를 초과하면, 상기 영향은 현저하게 나타난다. 그러나, P 함유량의 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 수반한다. 이상으로부터, P 함유량은 0.001 ％ 이상 0.050 ％ 이하로 한다.

S : 0.0005 ％ 이상 0.010 ％ 이하

S 는 가공성에 악영향을 미치는 원소이다. S 함유량이 증가하면, S 는 개재물 MnS 로서 존재하고, 특히 재료의 국부 연성을 저하시키고, 가공성을 저하시킨다. 또 황화물의 존재에 의해 용접성도 나빠진다. 이와 같은 악영향은 S 함유량을 0.010 ％ 이하로 함으로써 피할 수 있다. 바람직하게는, S 함유량을 0.005 ％ 이하로 함으로써 프레스 가공성을 현저하게 개선하는 것이 가능해진다. 그러나, S 함유량의 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 수반한다. 이상으로부터, S 함유량은 0.0005 ％ 이상 0.010 ％ 이하로 한다.

sol.Al : 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하

Al 은, 탈산재로서 유효한 원소이고, 이 효과를 발휘하기 위해, sol.Al 함유량을 0.005 ％ 이상으로 한다. 한편, sol.Al 함유량이 0.100 ％ 를 초과하면, 원료 비용의 상승을 초래함과 함께, 강판의 표면 결함을 유발하는 원인으로도 된다. 따라서, sol.Al 로서의 Al 함유량은 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하로 한다.

N : 0.0001 ％ 이상 0.0060 ％ 이하

N 은, 본 발명에 있어서, 그 함유량이 적을수록 바람직하다. 본 발명에 있어서, N 함유량은 0.0060 ％ 까지는 허용할 수 있다. 또, N 함유량의 과도한 저감은 제조 비용의 증가를 수반한다. 이상으로부터, N 함유량은 0.0001 ％ 이상 0.0060 ％ 이하로 한다.

Ti : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하

Ti 의 미세 석출물 (주로 탄화물, 질화물, 탄질화물. 이하 탄질화물이라고 칭한다) 은, 강도의 상승에 기여하고, 또한 페라이트 및 마텐자이트의 미세화에도 유리하게 작용한다. 이와 같은 작용을 얻기 위해서는, Ti 함유량을 0.01 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.02 ％ 이상이다. 한편, 다량의 Ti 를 첨가해도, 통상적인 열간 압연 공정에 있어서의 재가열시에 있어서는, 탄질화물을 전체량 고용시키지 못하여, 조대 (粗大) 한 탄질화물이 남는다. 다량의 Ti 함유에 의해, 프레스 성형성이 열화될 뿐만 아니라, 합금 비용의 증가도 초래하게 된다. 따라서, Ti 함유량은 0.10 ％ 이하로 할 필요가 있다. 이상으로부터, Ti 함유량은 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하로 한다.

Nb : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하

Nb 의 미세 석출물 (주로 탄질화물) 은, 강도의 상승에 기여하고, 또한 페라이트 및 마텐자이트의 미세화에도 유리하게 작용한다. Nb 함유에 의해 이와 같은 작용을 얻기 위해서는, Nb 함유량을 0.01 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.02 ％ 이상이다. 한편, 다량의 Nb 를 첨가해도, 통상적인 열간 압연 공정에 있어서의 재가열시에 있어서는, 탄질화물을 전체량 고용시키지 못하여, 조대한 탄질화물이 남기 때문에, 프레스 성형성이 열화될 뿐만 아니라, 합금 비용의 증가도 초래하게 된다. 따라서, Nb 함유량은 0.10 ％ 이하로 할 필요가 있다. 상기와 같이, Nb 함유량은 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하로 한다.

상기 성분 이외에, 본 발명의 고강도 강판의 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Mo : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, Cr : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, V : 0.02 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Zr : 0.02 ％ 이상 0.20 ％ 이하, B : 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하, Cu : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, Ni : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상을 함유할 수 있다.

Mo : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하

Mo 는 퀀칭성을 향상시키고, 마텐자이트를 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이고, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 발현시키기 위해, Mo 함유량은 0.05 ％ 이상인 것이 바람직하다. 한편, Mo 함유량이 1.00 ％ 를 초과하면 상기 효과가 포화될 뿐만 아니라, 원료 비용의 증가를 초래한다. 따라서, Mo 함유량은 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하가 바람직하다.

Cr : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하

Cr 은 퀀칭성을 향상시키고, 마텐자이트를 생성함으로써 고강도화에 기여하는 원소이고, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 발현시키기 위해, Cr 함유량은 0.05 ％ 이상인 것이 바람직하다. 한편, Cr 함유량이 1.00 ％ 를 초과하면 상기 효과가 포화될 뿐만 아니라, 원료 비용의 증가를 초래한다. 따라서, Cr 함유량은 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하가 바람직하다.

V : 0.02 ％ 이상 0.50 ％ 이하

V 는 Nb, Ti 와 동일하게, 미세한 탄질화물을 형성함으로써, 강도 상승에 기여하기 때문에, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 발현시키기 위해서는 V 함유량을 0.02 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, V 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 효과가 포화될 뿐만 아니라 원료 비용의 증가를 초래한다. 이 때문에 V 의 함유량은 0.50 ％ 이하가 바람직하다.

Zr : 0.02 ％ 이상 0.20 ％ 이하

Zr 도 미세한 탄질화물을 형성함으로써, 강도를 높이는 데에 유효하고, 필요에 따라 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 발현시키기 위해서는, Zr 함유량을 0.02 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Zr 함유량이 0.20 ％ 를 초과하면 효과가 포화될 뿐만 아니라 원료 비용의 증가를 초래한다. 따라서, Zr 의 함유량은 0.02 ％ 이상 0.20 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

B : 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하

B 는, 오스테나이트 입계로부터의 페라이트의 생성·성장을 억제하는 작용을 가지므로 필요에 따라 함유시킬 수 있다. 그 효과는, 0.0001 ％ 이상에서 얻어진다. 한편, B 함유량이 0.0030 ％ 를 초과하면 가공성이 저하된다. 따라서, B 를 함유시키는 경우에는, 그 함유량은 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, B 를 함유시킴에 있어서는, 상기 효과를 얻는 데에 있어서 BN 의 생성을 억제하는 것이 바람직하고, 이 때문에, Ti 와 복합 함유시키는 것이 바람직하다.

Cu : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하

Cu 는, 강의 퀀칭성을 높여 열연 강판을 고강도화하는 데에 유효하다. 이 효과를 발휘하기 위해서는, Cu 함유량을 0.05 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Cu 함유량이 1.00 ％ 를 초과해도 효과는 포화될 뿐만 아니라, 열간 연성이 저하되어 표면 결함의 발생이 현저해지고, 나아가서는 원료 비용의 증가도 초래한다. 따라서, Cu 함유량은 0.05 ∼ 1.00 ％ 로 하는 것이 바람직하다.

Ni : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하

Ni 는, 강의 퀀칭성을 높여 열연 강판을 고강도화하는 데에 유효하다. 이 효과를 발휘하기 위해서는, Ni 함유량을 0.05 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Ni 함유량이 1.00 ％ 를 초과해도 효과는 포화될 뿐만 아니라, 열간 연성이 저하되어 표면 결함의 발생이 현저해지고, 나아가서는 원료 비용의 증가도 초래한다. 따라서, Ni 함유량은 0.05 ∼ 1.00 ％ 로 하는 것이 바람직하다.

상기 성분 이외에, 본 발명의 고강도 강판의 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Sb : 0.0030 ％ 이상 0.0100 ％ 이하, REM : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상의 원소를 함유할 수 있다.

Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하

Ca 는, MnS 등의 황화물의 형태 제어에 의해 연성을 향상시키는 효과가 있다. 그러나, 다량으로 함유시켜도 그 효과는 포화되는 경향이 있다. 따라서, Ca 를 함유시키는 경우, 그 함유량은 0.0001 ％ 이상 0.0050 ％ 이하가 바람직하다.

Sb : 0.0030 ％ 이상 0.0100 ％ 이하

Sb 는, 표면 등에 편석되는 경향이 높은 원소이고, 흡질이나 탈탄 등의 제조 공정 중에서의 표층 반응을 억제하는 작용이 있다. 또, 그 첨가에 의해, 열간 압연 공정의 가열시나 어닐링시의 고온 분위기 중에 강재가 노출되는 상태에서도, 질소나 탄소 등의 성분 변동되기 쉬운 원소의 반응을 억제하여, 현저한 성분 변동을 방지할 수 있는 효과가 있다. 그래서, Sb 를 함유하는 경우, 본 발명에서는 Sb 함유량이 0.0030 ∼ 0.0100 ％ 인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서, 더욱 바람직한 Sb 함유량은 0.0060 ∼ 0.0100 ％ 이다.

REM : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하

REM 은, 황화물계 개재물의 형태를 제어하는 작용을 갖고, 이로써 프레스 성형성의 향상에 기여한다. 이 효과를 발휘시키기 위해서는, REM 함유량을 0.001 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, REM 의 다량의 첨가는 황화물계 개재물의 조대화를 초래하고, 타발 가공성을 저하시키므로, 상한을 0.005 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 성분 조성에 있어서, 상기 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.

또, 본 발명에서는, 상기 기본 조성을 만족시킴과 함께, (1) 식을 만족시키는 것이 바람직하다. 또한, 식 중의 원소 기호는 각 원소의 함유량을 의미한다.

0.05 ≤ C - (12/93)Nb - (12/48)(Ti - (48/14)N - (48/32)S) ≤ 0.12 (1)

상기의 (1) 식은, 탄화물로서 고정되지 않는 C 량을 규정하는 것이다. 이 C 량이 0.12 ％ 를 초과하여 다량으로 존재하면, 마텐자이트의 분율이 증가하고, 연성도 저하되는 경우가 있다. 따라서, (1) 식으로 산출되는 탄화물로서 고정되지 않는 C 량은 0.12 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 탄화물로서 고정되지 않는 C 량이 0.05 ％ 미만이면, 냉간 압연 후의 2 상역 (相域) 에 있어서의 어닐링에 있어서 오스테나이트 중의 C 량이 감소하고, 나아가서는 냉각 후에 생성되는 마텐자이트상이 감소하기 때문에, 780 ㎫ 이상의 고강도화가 곤란해지는 경우가 있다. 이 때문에, 탄화물로서 고정되지 않는 C 량은 0.05 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 0.07 ％ 이상이다.

다음으로, 본 발명의 고강도 강판의 강 조직에 대해 설명한다. 본 발명의 고강도 강판의 강 조직은, 페라이트상, 마텐자이트상 및 베이나이트상으로 이루어진다. 그 이외의 잔부 조직으로는, 펄라이트상, 잔류 오스테나이트상 및 탄화물 등을 들 수 있다. 이들 함유량은 합계 면적률로 5 ％ 이하이면 허용할 수 있다. 단, 페라이트상, 마텐자이트상 이외의 잔부 조직 중 90 ％ 이상은 베이나이트상으로 이루어진다. 또한, 판두께의 표면으로부터 3/8 깊이 위치의 강 조직이, 본 발명 범위 내에 있으면 본 발명의 효과가 얻어진다.

페라이트상 및 베이나이트상은, 마텐자이트상보다 연질인 상으로서, 그들의 면적률은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 페라이트상 및 베이나이트상은 각각 20 ％ 이상으로 한다. 강도와 안정적인 타발성을 확보하기 위해서는, 페라이트상과 베이나이트상은 합계 면적률로 50 ∼ 80 ％ 인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 60 ∼ 80 ％ 이다.

마텐자이트상은 경질상이고, 변태 조직 강화에 의해 강판의 강도를 증가시키는 데에 유효하다. 780 ㎫ 이상의 TS 를 안정적으로 확보하기 위해서는, 마텐자이트상을 면적률로 20 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 또, 마텐자이트는 경질이기 때문에, 타발시에 연질인 페라이트상과의 성형성의 차에서 보이드 발생의 기점이 된다. 안정적인 타발성을 확보하기 위해서는, 마텐자이트는 일정량 이상 존재할 필요가 있고, 이 관점에서도 마텐자이트의 면적률 20 ％ 이상이 필요하다. 한편, 마텐자이트의 면적률이 50 ％ 를 초과하면 타발성을 저하시킬 염려가 있다. 그래서, 마텐자이트는 면적률로 50 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 40 ％ 이하이다.

마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ㎛ 미만인 결정립의 비율이 면적률로 5 ∼ 30 ％ 이다. 마텐자이트상의 평균 결정 입경이란, 어닐링시의 구 (舊) 오스테나이트 입경과는 상이하고, 퀀칭시의 구오스테나이트 입경과 동일한 것이다. 본 발명에 있어서는 2 차 어닐링 후의 마텐자이트상의 평균 결정 입경 및 형태도, 타발시의 보이드 생성에 크게 영향을 미친다. 마텐자이트상의 결정립이 작을수록, 타발시에 생성되는 보이드가 작아져, 적정 클리어런스에서의 타발인 경우에는 특히 바람직하다. 그러나, 클리어런스가 변동되었을 경우에도, 타발 단면의 가공성의 변동을 작게 하기 위해서는, 타발시에 적당히 보이드가 생성될 필요가 있다. 그 때문에, 마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ㎛ 미만인 결정립의 비율을 면적률로 5 ∼ 30 ％ 의 범위로 억제할 필요가 있다. 또한, 평균 결정 입경이란 각 결정립에 있어서, 결정립의 면적에 대응하는 진원의 직경을 가리키는 것으로 하고, 실시예에 기재된 방법으로 측정할 수 있다.

마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 70 ∼ 95 ％ 이다. 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립은, 타발 클리어런스가 변동되었을 경우에도 안정적인 타발 단면의 성형성을 확보하는 데에 있어서 중요하고, 면적률로 70 ∼ 95 ％ 의 범위로 함으로써 그 효과를 누릴 수 있다. 바람직하게는, 80 ％ 이상이다.

마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립 중, 장경이 1.0 ∼ 3.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 20 ％ 미만인 것이 타발 클리어런스가 변동되었을 경우에도 안정적인 타발 단면의 성형성을 확보할 수 있다는 이유에서 바람직하다. 또, 마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립 중, 장경이 3.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 80 ％ 이상인 것이 타발 클리어런스가 변동되었을 경우에도 안정적인 타발 단면의 성형성을 확보할 수 있다는 이유에서 바람직하다. 여기서, 장경이란, 실시예에 기재된 조직 관찰에 있어서, 마텐자이트상의 결정립에 있어서의 최장의 직선 길이를 의미한다.

마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립 중, 장경이 1.0 ∼ 3.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 20 ％ 미만인 것이, 타발 클리어런스가 변동되었을 경우에도 안정적인 타발 단면의 성형성을 확보할 수 있다는 이유에서 바람직하다. 장경이 1.0 ∼ 3.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 20 ％ 이상인 경우, 타발 클리어런스가 변동되었을 때에 타발 단면의 성형성이 변동되기 때문에, 때로는 프레스 성형 균열이 발생하여 문제가 된다.

장경이 3.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 80 ％ 이상인 것이, 타발 클리어런스가 변동되었을 경우에도 안정적인 타발 단면의 성형성을 확보할 수 있다는 이유에서 바람직하다. 장경이 3.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 80 ％ 미만인 경우, 타발 클리어런스가 변동되었을 때에 타발 단면의 성형성이 변동되기 때문에, 때로는 프레스 성형 균열이 발생하여 문제가 되는 경우가 있다.

마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 5 ％ 미만이다. 마텐자이트상의 결정립이 조대한 경우, 타발시에 보이드가 발생하기 쉬워지기 때문에, 작은 편이 바람직하다. 특히, 4.0 ㎛ 를 초과하는 결정립은, 타발 가공성을 현저하게 저하시키는 경향이 있지만, 그 비율이 면적률로 5 ％ 미만이면 허용할 수 있다.

<고강도 강판의 제조 방법>

다음으로, 본 발명의 고강도 강판의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 고강도 강판은, 상기 성분 조성으로 이루어지는 강 슬래브를 열간 압연하고, 냉간 압연하고, 1 차 어닐링, 필요에 따라 경 (輕) 압하 압연하고, 필요에 따라 산세하고, 그 후 2 차 어닐링하여 제조된다. 이하, 제조 방법 및 조건에 대해 설명한다.

강 슬래브의 재가열 온도가 1200 ℃ 미만에서는, Ti 및 Nb 를 함유하는 석출물이 재용해되지 않고 조대화되어 석출 강화능을 잃을 뿐만 아니라, 재결정 억제를 위해 피닝 효과로서의 역할도 잃어, 안정적인 타발성의 확보가 어려워지는 경우가 있다. 그 때문에, 강 슬래브의 재가열 온도는 1200 ℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 재가열 온도의 상한에 대해서는, 특별히 제한은 없지만, 에너지 효율, 수율의 관점에서 1400 ℃ 미만이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1300 ℃ 이하이다.

열간 압연의 마무리 온도가 Ar₃ 점 온도 이하에서는, 표층에 조대립이 형성되는 등 균일한 강 조직을 만드는 것이 어려워, 안정적인 타발성이 얻어지지 않는 경우가 있다. 그 때문에, 마무리 온도는 Ar₃ 점 이상이 바람직하다. 또, 마무리 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 마무리 온도는 1000 ℃ 이하가 바람직하다.

권취 온도가 500 ℃ 미만에서는, Ti 및 Nb 를 함유하는 석출물의 양이 적고, 어닐링시의 재결정 억제 효과가 충분히 얻어지지 않는 경우가 있다. 한편, 권취 온도가 700 ℃ 초과인 경우에는, 석출물이 조대해져 어닐링시의 재결정 억제 효과가 충분하지 않게 되는 경우가 있다. 따라서, 권취 온도는 500 ∼ 700 ℃ 로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 550 ∼ 650 ℃ 이다.

상기 열연 강판은, 그 후, 필요에 따라, 통상적인 방법으로 산세하여 탈스케일한 후, 냉간 압연하여 최종 판두께의 냉연 강판으로 한다. 이 냉간 압연의 압하율은 40 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 압하율이 40 ％ 에 미치지 않으면, 마무리 어닐링 후의 강판 조직이 조립 (粗粒) 이 되어, 강도-연성 밸런스가 저하될 우려가 있으므로 바람직하지 않다. 보다 바람직하게는 50 ％ 이상이다. 한편, 압하율이 90 ％ 를 초과하면, 압연 롤의 부하가 증대되어, 채터링이나 판 파단 등의 압연 트러블을 일으키게 된다. 이 때문에, 냉간 압연의 압하율은 90 ％ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 80 ％ 이하이다.

상기 냉간 압연한 강판에 1 차 어닐링을 실시한다. 이 1 차 어닐링 및 후술하는 2 차 어닐링은, 생산성을 높이는 관점에서, 연속 어닐링으로 하는 것이 바람직하다.

1 차 어닐링에 있어서의 1 차 어닐링 온도는, Ac₃ 점 이상 Ac₃ 점 + 60 ℃ 이하이다. 1 차 어닐링 온도를 Ac₃ 점 이상으로 함으로써, 2 차 어닐링 후의 강 조직이 균일해져, 원하는 특성을 얻는 것이 가능해진다. Ac₃ 점 미만인 경우, 2 차 어닐링 후에도 불균일한 조직이 되기 쉬워, 원하는 특성을 얻을 수 없다. 또, 1 차 어닐링 온도가 Ac₃ 점 + 60 ℃ 를 초과하는 경우에는, 조직이 조대해져 2 차 어닐링 후에 마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 증가하여, 2 차 어닐링 후의 특성이 열화될 뿐만 아니라, 에너지 효율의 점에서도 바람직하지 않다. 따라서, 1 차 어닐링 온도는, Ac₃ 점 이상 Ac₃ 점 + 60 ℃ 이하로 한다.

또, 1 차 어닐링에 있어서의 1 차 어닐링 시간은, 10 초 이상 200 초 이하이다. 1 차 어닐링 시간이 10 초 미만인 경우에는, 재결정이 그다지 진행되지 않아, 원하는 특성을 갖는 강판을 얻을 수 없다. 한편, 1 차 어닐링 시간이 200 초를 초과하면, 2 차 어닐링 후에 마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 증가하여, 2 차 어닐링 후의 특성이 열화될 뿐만 아니라, 소비 에너지가 다대해져, 제조 비용이 증대된다. 이 때문에, 1 차 어닐링 시간은, 10 초 이상 200 초 이하로 한다.

1 차 어닐링에 있어서의 냉각의 냉각 속도 (평균 냉각 속도) 는, 적어도 1 차 어닐링 온도로부터 550 ℃ 까지의 온도 범위에 대해서는, 10 ℃／s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 평균 냉각 속도가 10 ℃／s 미만인 경우, 펄라이트가 다량으로 생성되어, 페라이트, 마텐자이트 및 베이나이트를 포함하는 복합 조직이 얻어지지 않는 경우가 있다. 냉각 속도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 강판 형상이 악화되는 경우가 있기 때문에, 200 ℃／s 이하로 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 20 ∼ 50 ℃／s 이다.

상기 1 차 어닐링 후, 강판을 경압하 압연하고, 산세한다. 산세 및 경압하 압연은 필수는 아니지만, 강판의 형상 교정을 목적으로 실시된다. 이 목적을 위해서는 압하율을 0.3 ∼ 3.0 ％ 로 하는 것이 바람직하다. 또, 산세는 탈스케일을 위해서 실시되고, 일반적인 조건을 적절히 채용하면 된다.

1 차 어닐링 후에 경압하 압연, 산세된 강판에 2 차 어닐링을 실시한다. 2 차 어닐링에 있어서의 2 차 어닐링 온도는 Ac₃ 점 이하임과 함께, (1 차 어닐링 온도 - 80 ℃) ∼ (1 차 어닐링 온도 - 30 ℃) 이다. 또, 본 발명에서는, 2 차 어닐링 온도에 의해 강을 페라이트-오스테나이트 공존역으로 할 필요가 있다. 최종 조직의 각 상의 분율을 조정하기 위해, 1 차 어닐링 온도에 대해, 2 차 어닐링 온도를 소정의 범위로 제어할 필요가 있다. 2 차 어닐링 온도가, (1 차 어닐링 온도 - 80 ℃) 보다 낮은 온도에서는, 780 ㎫ 의 인장 강도를 안정적으로 확보하는 것이 어려워진다. 또, (1 차 어닐링 온도 - 30 ℃) 를 초과하는 온도에서는, 조직이 지나치게 조대해져, 마텐자이트상의 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 70 ％ 미만이 되기 쉽고, 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 5 ％ 이상이 되어, 타발시에 보이드가 과도하게 생성되기 쉬워진다. 그 때문에, 2 차 어닐링 온도는, Ac₃ 점 이하로서, 또한 (1 차 어닐링 온도 - 80 ℃) ∼ (1 차 어닐링 온도 - 30 ℃) 의 범위로 한다.

2 차 어닐링에 있어서의 2 차 어닐링 시간은 10 초 이상 100 초 이하이다. 2 차 어닐링 시간이 10 초 미만인 경우에는, 재결정이 그다지 진행되지 않아, 원하는 특성을 갖는 강판을 얻을 수 없다. 한편, 2 차 어닐링 시간이 100 초를 초과하면, 마텐자이트상의 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 70 ％ 미만이, 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 5 ％ 이상이 되기 쉽다. 또, 마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립 중, 장경이 1.0 ∼ 3.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 20 ％ 이상이, 장경이 3.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 80 ％ 미만이 되기 쉽다. 원하는 미크로 조직이 얻어지지 않는 경우에는, 타발 단면의 성형성이 떨어지게 된다. 또한 소비 에너지가 다대해지고, 제조 비용이 증대된다. 이 때문에, 2 차 어닐링 시간은 10 초 이상 100 초 이하로 한다.

2 차 어닐링에 있어서의 냉각의 냉각 속도 (평균 냉각 속도) 는, 적어도 2 차 어닐링 온도로부터 550 ℃ 까지의 온도 범위에 대해서는, 10 ℃／s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 평균 냉각 속도가 10 ℃／s 미만인 경우, 펄라이트가 다량으로 생성되어, 페라이트, 마텐자이트 및 베이나이트를 포함하는 복상 조직이 얻어지지 않는 경우가 있다. 냉각 속도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 강판 형상이 악화되는 경우가 있기 때문에 200 ℃／s 이하로 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 20 ∼ 50 ℃／s 이다.

2 차 어닐링에 있어서의 냉각의 냉각 정지 온도는 400 ∼ 550 ℃ 이다. 냉각 정지 온도는, 베이나이트상을 생성시키는 데에 있어서 중요하다. 상기 냉각 정지 온도가 400 ℃ 미만인 경우, 저온 변태상의 대부분은 마텐자이트상이 되어, 타발 단면의 성형성이 떨어진다. 상기 냉각 정지 온도가 550 ℃ 를 초과하는 경우에는, 펄라이트나 시멘타이트가 생성되어, 타발 단면의 성형성이 떨어진다. 따라서, 냉각 정지 온도는 400 ∼ 550 ℃ 로 하는 것이 바람직하다.

2 차 어닐링에 있어서의 냉각에 있어서, 강판이 400 ∼ 550 ℃ 인 상태에 있는 시간 (체류 시간 (유지 시간이라고 하는 경우가 있다)) 은 20 ∼ 100 초이다. 상기 체류 시간은, 일정량의 베이나이트상을 생성시키는 데에 있어서 중요하다. 20 초 미만인 경우, 베이나이트상의 생성이 불충분하여, 타발 단면의 성형성이 떨어진다. 100 초를 초과하는 체류 시간의 경우에는, 베이나이트상의 생성량이 지나치게 많아져, 소정의 마텐자이트를 생성시킬 수 없게 되어, 타발 단면의 성형성이 떨어진다. 따라서, 상기 체류 시간은 20 ∼ 100 초로 한다.

2 차 어닐링의 냉각에 있어서는, 상기 체류 시간의 경과 후, 평균 냉각 속도가 10 ℃／s 이상인 조건으로 실온까지 냉각시킨다. 평균 냉각 속도 10 ℃／s 미만인 경우, 마텐자이트상이 잘 생성되지 않아, 타발 단면의 성형성이 떨어지는 경우가 있다. 이 냉각에 있어서의 평균 냉각 속도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 강판 형상이 악화되는 경우가 있기 때문에, 평균 냉각 속도는 100 ℃／s 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20 ∼ 50 ℃／s 이다.

이상과 같이 하여, 본 발명의 고강도 강판을 제조할 수 있다. 상기와 같이 하여 얻은 고강도 강판은, 그대로 제품으로 해도 되고, 그 후, 냉각시켜, 용융 도금이나 전기 도금 등의 도금 처리를 실시하여 제품으로 해도 된다.

예를 들어, 도금 처리로서, 자동차용 강판 등에 널리 사용되는 용융 아연 도금을 실시하는 경우에는, 연속 용융 아연 도금 라인 전단 (前段) 의 연속 어닐링로에서, 상기의 균열 (均熱)·냉각 혹은 추가로 과시효 처리 (2 차 어닐링에 있어서의 냉각에 있어서, 400 ∼ 550 ℃ 의 상태에서 강판을 일정 시간 체류시키는 상기 서술한 처리) 를 실시한 후, 용융 아연 도금욕에 침지시켜, 강판 표면에 용융 아연 도금층을 형성하면 된다. 또한 그 후, 합금화 처리를 실시하여 합금화 용융 아연 도금 강판으로 해도 된다. 또한, 상기 균열·냉각 혹은 추가로 과시효 처리하는 연속 어닐링과, 도금 처리를 분리하여, 각각 다른 라인에서 실시해도 된다.

아연 도금층은 Zn 을 주체로 하여 포함하는 층이다. 합금화 아연 도금층이란, 합금화 반응에 의해 아연 도금 중에 강 중의 Fe 가 확산되어 생긴 Fe-Zn 합금을 주체로 하여 포함하는 층이다.

아연 도금층 및 합금화 아연 도금층에는, Zn 이외에 Fe, Al, Sb, Pb, Bi, Mg, Ca, Be, Ti, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, P, B, Sn, Zr, Hf, Sr, V, Se, REM 을 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 포함해도 된다.

또, 상기 어닐링 후의 강판 혹은 도금 처리한 강판에 대해, 형상 교정이나 표면 조도 조정, 기계적 특성 개선 등의 목적으로, 조질 압연 또는 레벨러 가공을 실시해도 된다. 이 때의 조질 압연이나 레벨러 가공에 있어서의 연신율은, 합계로 0.2 ∼ 3 ％ 의 범위 내로 하는 것이 바람직하다. 0.2 ％ 미만에서는, 형상 교정 등의 소기의 목적을 달성하지 못하고, 한편, 3 ％ 를 초과하면, 현저한 연성 저하를 초래하게 되기 때문이다.

실시예

표 1 에 나타내는 성분 조성으로 이루어지는 용강을 전로에서 용제 (溶製) 하고, 슬래브 재가열 온도를 1200 ℃ 에서, 열간 압연 마무리 온도를 880 ℃, 권취 온도를 600 ℃ 에서 열간 압연을 실시하고, 산세하고, 냉간 압연의 압하율을 60 ％ 에서 실시하고, 이어서, 표 2 에 나타내는 여러 가지 조건으로, 1 차 어닐링만, 또는 1 차 어닐링과 0.5 ％ 의 경압하 압연 및 산세와 2 차 어닐링을 실시하여, 판두께가 1.2 ㎜ 인 냉연 강판, 용융 아연 도금 강판 (GI 강판) 및 합금화 용융 아연 도금 강판 (GA 강판) 을 제조하였다. 여기서, 용융 아연 도금 처리는 부착량이 편면당 50 g/㎡ (양면 도금) 가 되도록 조정하고, GA 강판에 대해서는, 도금층 중의 Fe 함유량이 9 ∼ 12 질량％ 가 되도록 조정하였다. 또한, 1 차 어닐링 및 2 차 어닐링에 있어서의 냉각의 평균 냉각 속도는 각각 20 ℃／s 로 실시하였다.

이상에 의해 얻어진 강판에 대해, 샘플을 채취하고, 하기 방법으로 조직의 특정, 압연 방향에 대해 90°방향 (C 방향) 을 인장 방향으로 하는 인장 시험, 및 구멍 확장 시험을 실시하였다. 구체적으로는, 페라이트상의 면적률, 마텐자이트상의 면적률, 마텐자이트 이외의 제 2 상의 면적률 (표 3 중의 「M 이외의 제 2 상」), 마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ㎛ 미만인 결정립의 비율 (표 3 중의 「d < 1.0 의 M」), 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립의 비율 (표 3 중의 「d = 1.0 - 4.0 의 M」), 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율 (d > 4.0 의 M), 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립 중 장경이 1.0 ∼ 3.0 ㎛ 인 결정립의 비율 (표 3 중의 「d = 1.0 - 4.0 의 M 중 장경 1.0 - 3.0 의 M」), 장경이 3.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율 (d = 1.0 - 4.0 의 M 중 장경 > 3.0 의 M) 을 측정하였다. 항복 강도 (YS), 인장 강도 (TS), 전체 연신 (El) 및 구멍 확장률 (λ) 을 측정하였다.

(i) 조직 관찰

강판으로부터, 조직 관찰용 시험편을 채취하고, L 단면 (압연 방향에 평행한 수직 단면) 을 기계적으로 연마하고, 나이탈 (nital) 로 부식시킨 후, 주사 전자 현미경 (SEM) 을 사용하여 배율 3000 배로 촬영한, 판두께의 표면으로부터 3/8 깊이 위치의 조직 사진 (SEM 사진) 으로부터, 강 조직의 특정과 마텐자이트상의 면적률, 페라이트상의 면적률, 마텐자이트 이외의 제 2 상의 면적률을 측정하였다. 또한, 면적률은, 투명한 OHP 시트에 조직 사진을 찍어 색을 부여하고, 화상을 취입한 후, 2 치화를 실시하고, 화상 해석 소프트로 구하였다. 또, 마텐자이트의 결정립의 평균 입경은, 결정립의 면적을 원 환산하여 그 직경을 평균 입경으로 하여 산출하였다. 또, 결정립의 장경은, SEM 을 사용하여 배율 5000 배로 촬영한 SEM 사진으로부터, 각각의 마텐자이트의 결정립에 있어서의 최대 길이를 100 점 이상 측정하고, 그 평균 길이로 정의한다.

또한, 표 2 의 「M 이외의 제 2 상」 은 페라이트, 마텐자이트 이외의 상을 의미하고, 베이나이트가 포함되는 것을 확인하였다. 또한, 「M 이외의 제 2 상」 에 있어서의 베이나이트상의 면적률은 90 ％ 이상이었다. 이것은 상기 서술한 방법으로 페라이트상과 마텐자이트상을 제외한 색을 부여한 부분에 대해, 다시 베이나이트상을 판별하여 그 면적률을 측정하였다.

(ii) 인장 특성

강판으로부터, 압연 방향에 대해 90°방향 (C 방향) 을 인장 방향으로 하는 JIS 5 호 인장 시험편 (JIS Z 2201) 을 채취하고, JIS Z 2241 의 규정에 준거한 인장 시험을 실시하여, YS, TS, El 을 측정하였다. 또한, 인장 시험의 평가 기준 (양부 판정 기준) 은 TS ≥ 780 ㎫ 로 하였다.

(iii) 신장 플랜지 성형성

신장 플랜지 성형성은, 일본 철강 연맹 규격 JFST1001 에 준거한 구멍 확장 시험에 의해 평가하였다. 즉, 얻어진 강판으로부터, 가로세로 100 ㎜ × 100 ㎜ 사이즈의 샘플을 채취하고, 샘플에 펀치 직경 10 ㎜ 로 타발 구멍을 뚫고, 정각 (頂角) 60°의 원추 펀치를 사용하여, 버가 외측이 되도록 하여, 판두께를 관통하는 균열이 발생할 때까지 구멍 확장 시험을 실시하고, 이 때의 d0 : 초기 구멍 내경 (㎜), d : 균열 발생시의 구멍 내경 (㎜) 으로 하여, 구멍 확장률 λ (％) = {(d - d0)/d0} × 100 을 구하였다. 본 발명에 있어서의 우수한 타발성의 평가 기준으로서, 하기에서 규정하는 Δλ 가 10 이하, 또한 하기에서 규정하는 λ／aveλ_5-20 이 0.90 이상 1.20 이하를 만족시키는 것으로 평가하였다.

Δλ 에 대해

Δλ 는, 타발 클리어런스가 5 ∼ 20 ％ 인 범위에서 타발하여 평가한 λ 값의 최대값과 최소값의 차를 나타낸다. 간이적으로, 일본 철강 연맹 규격 JFST1001 에 준거하여 측정한 λ 와 클리어런스 5 ％ 및 20 ％ 를 목적으로 측정한 λ 값 (λ₅, λ₂₀) 의 3 개의 값 사이에서의 최대값과 최소값의 차로 대용할 수 있는 것으로 한다. 또, 목적으로 하는 클리어런스에 대해, ±1 ％ 이내이면 그 값을 사용하여 평가해도 되는 것으로 한다.

λ／aveλ_5-20 에 대해

일본 철강 연맹 규격에 준거하여 측정한 λ 를 타발 클리어런스가 5 ∼ 20 ％ 인 범위에서 타발하여 평가한 λ 값의 평균값으로 나눈 값을 나타낸다. 간이적으로, 일본 철강 연맹 규격 JFST1001 에 준거하여 측정한 λ 와 클리어런스 5 ％ 및 20 ％ 를 목적으로 측정한 λ 값 (λ₅, λ₂₀) 의 3 개의 값 사이에서의 평균값으로 나눈 값을 대용할 수 있는 것으로 한다. 또, 목적으로 하는 클리어런스에 대해, ±1 ％ 이내이면 그 값을 사용하여 평가해도 된다.

얻어진 결과를 표 3 에 나타낸다.

표 3 으로부터, No.1, 3, 4, 9, 10, 16, 17, 19, 20, 22 ∼ 24 의 강판은, 성분 조성 및 제조 방법이 본 발명에 적합한 발명예이고, TS ≥ 780 ㎫ 이상을 만족시키는 강판으로 되어 있다. 또, 타발성의 지표인 Δλ 가 10 이하로 되어 있고, 또한 λ／aveλ_5-20 이 0.90 ∼ 1.20 을 만족시키고 있고, 타발 후의 단면의 성형성이 우수한 강판으로 되어 있다.

이에 대해, 비교예의 No.2, 5 ∼ 8, 11 ∼ 15, 18, 21, 25 ∼ 30 은, 성분이 본 발명 범위 밖이거나, 제조 조건이 적합하지 않기 때문에, 원하는 미크로 조직을 얻지 못하고, 원하는 특성도 얻지 못하고 있다. Δλ 와 λ／aveλ_5-20 규정을 함께 만족시키지 않는 경우에는, 특히 λ／aveλ_5-20 이 1.20 을 초과하는 경우에는, 타발 단면의 성형성을 안정 확보하는 것이 어렵고, 실 (實) 프레스에서의 자동차 구조 부재를 제조시에 있어서, 프레스 균열 등의 트러블 발생률이 높아진다.

산업상 이용가능성

본 발명에 의하면, 인장 강도 780 ㎫ 이상의 강도를 갖고, 타발 가공성이 우수한 고강도 강판을 얻을 수 있고, 종래, 고강도 강판의 적용이 곤란했던 예를 들어 자동차 구조 부재 등의 난성형의 부재로서 적용하는 것이 가능해진다. 또한 자동차 구조 부재로서 본 발명의 고강도 강판을 사용한 경우, 자동차의 경량화, 안전성 향상 등에 기여하여, 산업상 매우 유익하다.

Claims

질량％ 로, C : 0.07 ％ 이상 0.15 ％ 이하, Si : 0.01 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Mn : 2.0 ％ 이상 3.0 ％ 이하, P : 0.001 ％ 이상 0.050 ％ 이하, S : 0.0005 ％ 이상 0.010 ％ 이하, sol.Al : 0.005 ％ 이상 0.100 ％ 이하, N : 0.0001 ％ 이상 0.0060 ％ 이하, Ti : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하, Nb : 0.01 ％ 이상 0.10 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과,
페라이트상, 마텐자이트상 및 베이나이트상을 함유하고, 마텐자이트상의 면적률이 20 ％ 이상 50 ％ 이하이고, 마텐자이트상 중 평균 결정 입경이 1.0 ㎛ 미만인 결정립의 비율이 면적률로 5 ∼ 30 ％ 이고, 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 70 ∼ 95 ％ 이고, 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 5 ％ 미만이고, 페라이트상, 마텐자이트상 이외의 잔부 조직 중 면적률로 90 ％ 이상은 베이나이트상인 강 조직을 구비하고,
인장 강도가 780 ㎫ 이상인 타발 가공성이 우수한 고강도 강판.
제 1 항에 있어서,
마텐자이트상에 있어서의 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립 중, 장경이 1.0 ∼ 3.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 20 ％ 미만이고, 장경이 3.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 80 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Mo : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, Cr : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, V : 0.02 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Zr : 0.02 ％ 이상 0.20 ％ 이하, B : 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하, Cu : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, Ni : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Mo : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, Cr : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, V : 0.02 ％ 이상 0.50 ％ 이하, Zr : 0.02 ％ 이상 0.20 ％ 이하, B : 0.0001 ％ 이상 0.0030 ％ 이하, Cu : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하, Ni : 0.05 ％ 이상 1.00 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Sb : 0.0030 ％ 이상 0.0100 ％ 이하, REM : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Sb : 0.0030 ％ 이상 0.0100 ％ 이하, REM : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
제 3 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Sb : 0.0030 ％ 이상 0.0100 ％ 이하, REM : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
제 4 항에 있어서,
상기 성분 조성은, 추가로 질량％ 로, Ca : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하, Sb : 0.0030 ％ 이상 0.0100 ％ 이하, REM : 0.001 ％ 이상 0.005 ％ 이하에서 선택되는 1 종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 성분 조성으로 이루어지는 강 슬래브를 열간 압연하고, 냉간 압연하고, 1 차 어닐링, 2 차 어닐링하여, 페라이트상, 마텐자이트상 및 베이나이트상을 함유하고, 마텐자이트상의 면적률이 20 ％ 이상 50 ％ 이하이고, 마텐자이트상 중 평균 결정 입경이 1.0 ㎛ 미만인 결정립의 비율이 면적률로 5 ∼ 30 ％ 이고, 평균 결정 입경이 1.0 ∼ 4.0 ㎛ 인 결정립의 비율이 면적률로 70 ∼ 95 ％ 이고, 평균 결정 입경이 4.0 ㎛ 초과인 결정립의 비율이 면적률로 5 ％ 미만이고, 페라이트상, 마텐자이트상 이외의 잔부 조직 중 면적률로 90 ％ 이상은 베이나이트상인 강 조직을 구비하고, 인장 강도가 780 ㎫ 이상인 타발 가공성이 우수한 고강도 강판을 제조하는 방법으로서,
상기 1 차 어닐링에 있어서, 1 차 어닐링 온도가 Ac₃ 점 이상 Ac₃ + 60 ℃ 이하이고, 상기 1 차 어닐링 온도에서 유지하는 시간인 1 차 어닐링 시간이 10 초 이상 200 초 이하이고,
상기 2 차 어닐링에 있어서, 어닐링 온도가 Ac₃ 점 이하를 만족시킴과 함께, (1 차 어닐링 온도 - 80 ℃) ∼ (1 차 어닐링 온도 - 30 ℃) 를 만족시키고, 상기 2 차 어닐링 온도에서 유지하는 시간인 2 차 어닐링 시간이 10 초 이상 100 초 이하이고,
상기 2 차 어닐링에 있어서의 냉각은, 냉각 정지 온도가 400 ∼ 550 ℃ 이고, 400 ∼ 550 ℃ 에서 강판이 유지되는 유지 시간이 20 초 이상 100 초 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 강판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 2 차 어닐링 후에 냉각시키고, 그 냉각 후에 아연 도금을 실시하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 아연 도금을 실시한 후, 합금화 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 고강도 강판의 제조 방법.